Структурные механизмы биогенеза Fe-S белков
Цитосольный путь сборки железо-серных кластеров (CIA) необходим для встраивания Fe-S кластеров в белки, включая многие факторы репликации и репарации ДНК. Несмотря на свою важную клеточную функцию, этот путь остаётся малоизученным. Новое интегративное структурное и биохимическое исследование группы Томы даёт детальное представление о механизмах биогенеза Fe-S белков.
Железо-серные (Fe-S) кластеры — это небольшие неорганические белковые кофакторы, важные для стабильности и функциональности белков. Наиболее известные примеры Fe-S белков находятся в дыхательной цепи митохондрий. Fe-S кластеры также присутствуют в белках, участвующих в репликации и репарации ДНК, а мутации в Fe-S доменах белков репарации ДНК связаны с наследственными заболеваниями, такими как трихотиодистрофия и анемия Фанкони.
Биогенез цитозольных и ядерных Fe-S белков зависит от сложного пути, известного как цитосольный путь сборки железо-серных кластеров (CIA). Этот путь необходим для начальной сборки Fe-S кластеров и для их переноса в белки-клиенты. Несмотря на свою важную клеточную функцию, этот путь плохо изучен; в частности, остаются неизвестными молекулярные механизмы распознавания белков-клиентов и переноса Fe-S кластеров. Действительно, Fe-S белки не содержат общих последовательностей или структурных мотивов, которые могли бы служить очевидным элементом узнавания для аппарата биогенеза Fe-S.
Новое исследование под руководством Сюзанны Кассубе, постдока в группе Томы, проливает свет на механизм биогенеза Fe-S белков. Благодаря интегративному структурному и биохимическому подходу Кассубе раскрыла молекулярную архитектуру аппарата цитозольного биогенеза Fe-S (CIA targeting complex, или CTC) с атомарным разрешением с помощью рентгеновской кристаллографии и визуализировала его взаимодействия с двумя разными белками-клиентами с помощью крио-ЭМ.
«Наши структурные и функциональные исследования CTC визуализируют основной компонент CIA-аппарата и раскрывают критическую роль конформационной динамики его крупнейшей субъединицы для распознавания белков-клиентов и, потенциально, также для переноса Fe-S кластеров», — говорит Кассубе. — «Для раскрытия точных ролей Fe-S кластеров в репликации и репарации ДНК необходимы дальнейшие исследования, но мы сделали большой шаг к пониманию клеточного пути, который имеет решающее значение для их биогенеза».